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德国西克(施克)SICK伺服反馈编码器解决方案

发布时间:2021-12-07 点击量:603

SICK伺服反馈编码器解决方案

伺服电机编码器是安装在伺服电机上用来测量磁极位置和伺服电机转角及转速的一种传感器,从物理介质的不同来分,伺服电机编码器可以分为光电编码器和磁电编码器,另外旋转变压器也算一种特殊的伺服编码器,市场上使用的基本上是光电编码器,不过磁电编码器作为,又可靠,价格便宜,抗污染等特点,有赶超光电编码器的趋势。


德国西克(施克)SICK伺服反馈编码器原理:

伺服编码器这个基本的功能与普通编码器是一样的,比如绝对型的有A,A反,B,B反,Z,Z反等信号,除此之外,伺服编码器还有着跟普通编码器不同的地方,那就是伺服电机多数为同步电机,同步电机启动的时候需要知道转子的磁极位置,这样才能够大力矩启动伺服电机,这样需要另外配几路信号来检测转子的当前位置,比如增量型的就有UVW等信号,正因为有了这几路检测转子位置的信号,伺服编码器显得有点复杂了,以致一般人弄不懂它的道理了,加上有些厂家故意掩遮一些信号,相关的资料不齐全,就更加增添了伺服电机编码器的神秘色彩。


由于A、B两相相差90度,可通过比较A相在前还是B相在前,以判别编码器的正转与反转,通过零位脉冲,可获得编码器的零位参考位。


编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料,玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线,其热稳定性好,精度高,金属码盘直接以通和不通刻线,不易碎,但由于金属有一定的厚度,精度就有限制,其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级,塑料码盘是经济型的,其成本低,但精度、热稳定性、寿命均要差一些。


分辨率-编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率,也称解析分度、或直接称多少线,一般在每转分度5~10000线。


SICK伺服反馈编码器输出信号

1、OC输出:就是平常说的三极管输出,连接需要考虑输入阻抗和电路回路问题.


2、电压输出:其实也是OC输出一种格式,不过内置了有源电路.


3、推挽输出:接口连接方便,不用考虑NPN和PNP问题.


4、差动输出:抗干扰好,传输距离远,大部分伺服编码器采用这种输出.


SICK伺服反馈编码器分类

增量编码除了普通编码器的ABZ信号外,增量型伺服编码器还有UVW信号,国产和早期的进口伺服大都采用这样的形式,线比较多。


增量式编码器以转动时输出脉冲,通过计数设备来知道其位置,当编码器不动或停电时,依靠计数设备的内部记忆来记住位置。这样,当停电后,编码器不能有任何的移动,当来电工作时,编码器输出脉冲过程中,也不能有干扰而丢失脉冲,不然,计数设备记忆的零点就会偏移,而且这种偏移的量是无从知道的,只有错误的生产结果出现后才能知道。


解决的方法是增加参考点,编码器每经过参考点,将参考位置修正进计数设备的记忆位置。在参考点以前,是不能保证位置的准确性的。为此,在工控中就有每次操作先找参考点,开机找零等方法。


比如,打印机扫描仪的定位就是用的增量式编码器原理,每次开机,我们都能听到噼哩啪啦的一阵响,它在找参考零点,然后才工作。


这样的方法对有些工控项目比较麻烦,甚至不允许开机找零(开机后就要知道准确位置),于是就有了绝对编码器的出现。


绝对型旋转光电编码器,因其每一个位置绝对唯1、抗干扰、无需掉电记忆,已经越来越广泛地应用于各种工业系统中的角度、长度测量和定位控制。


绝对编码器码盘上有许多道刻线,每道刻线依次以2线、4线、8线、16线。。。。。。编排,这样,在编码器的每一个位置,通过读取每道刻线的通、暗,获得一组从2的零次方到2的n-1次方的唯1的2进制编码(格雷码),这就称为n位绝对编码器。这样的编码器是由码盘的机械位置决定的,它不受停电、干扰的影响。


绝对编码器由机械位置决定的每个位置的唯1性,它无需记忆,无需找参考点,而且不用一直计数,什么时候需要知道位置,什么时候就去读取它的位置。这样,编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了。


由于绝对编码器在定位方面明显地优于增量式编码器,已经越来越多地应用于伺服电机上。绝对型编码器因其高精度,输出位数较多,如仍用并行输出,其每一位输出信号必须确保连接很好,对于较复杂工况还要隔离,连接电缆芯数多,由此带来诸多不便和降低可靠性,因此,绝对编码器在多位数输出型,一般均选用串行输出或总线型输出,德国生产的绝对型编码器串行输出常用的是SSI(同步串行输出)。


从单圈绝对式编码器到多圈绝对式编码器 旋转单圈绝对式编码器,以转动中测量光码盘各道刻线,以获取唯1的编码,当转动超过360度时,编码又回到原点,这样就不符合绝对编码唯1的原则,这样的编码器只能用于旋转范围360度以内的测量,称为单圈绝对式编码器。如果要测量旋转超过360度范围,就要用到多圈绝对式编码器。


编码器生产厂家运用钟表齿轮机械的原理,当中心码盘旋转时,通过齿轮传动另一组码盘(或多组齿轮,多组码盘),在单圈编码的基础上再增加圈数的编码,以扩大编码器的测量范围,这样的绝对编码器就称为多圈式绝对编码器,它同样是由机械位置确定编码,每个位置编码唯1不重复,而无需记忆。


多圈编码器另一个优点是由于测量范围大,实际使用往往富裕较多,这样在安装时不必要费劲找零点,将某一中间位置作为起始点就可以了,而大大简化了安装调试难度。多圈式绝对编码器在长度定位方面的优势明显,欧洲新出来的伺服电机基本上都采用多圈绝对值型编码器。



  • 性能
    每圈正弦/余弦周期64
    可测量绝对圈数1
    总步数2,048
    测量步距5 ″ 正弦/余弦信号按 12 位细分
    积分非线性± 72 ″ 1)
    差分非线性度± 45 ″ 1)
    等待时间25 µs
    系统精确度± 117 ″
    • 1) 处于公称位置 ± 0.1 mm 和 20 °C 温度下的典型值.

  • 接口
    绝对位置编码类型二进制
    编码方向增量, 从“A"方向观察顺时针旋转的轴(参见尺寸图)
    通讯接口HIPERFACE®
  • 电气参数
    连接类型插头, 8 针
    供电电压7 V DC ... 12 V DC
    上电时间/斜坡电压最大 180 ms 1)
    建议供电电压11 V DC
    电流消耗≤ 150 mA 2)
    MTTF:危险故障间隔时间180 年 (EN ISO 13849) 3)
    • 1) 0 至 7.0 V 斜坡电压持续时间。.

    • 2) 在 7 V DC 且无负载时.

    • 3) 本产品是标准产品,而不是一个按照机械指令制作的安全部件。计算基于组件的额定负荷、60°C 的平均环境温度、8760 小时/年的使用频率。所有电子故障均被视为危险故障。详细信息请参见编号为 8015532 的文档.

  • 机械参数
    轴的形式通孔空心轴
    轴直径50 mm
    尺寸参见尺寸图
    重量≤ 0.21 kg
    转动惯量280 gcm²
    工作转速8,500 min⁻¹, 8,500 U/min (直至产生可靠的绝对位置)
    角加速度≤ 50,000 rad/s²
    允许径向轴位移± 0.15 mm
    允许轴向轴位移± 0.4 mm
    允许驱动装置静态轴位移± 0.3 mm
    允许驱动装置动态轴位移± 0.1 mm
  • 环境参数
    运行温度范围–30 °C ... +115 °C
    储存温度范围–40 °C ... +125 °C, 无包装
    相对空气湿度/凝结85 %, 不允许凝结 1)
    抗冲击能力100 g, 10 ms, 10 ms (根据 EN 60068-2-27) 2)
    抗振动能力的频率范围30 g, 10 Hz ... 2,000 Hz (根据 EN 60068-2-6) 1)
    电磁兼容性根据 EN 61000-6-2 和 EN 61000-6-4 标准(级别 A) 3)
    外壳防护等级IP40, 插上插头且合上罩壳时 (根据 IEC 60529 标准)
    • 1) 更多信息可查阅(DE: 8021543/EN: 8021544).

    • 2) 每台编码器均已通过半正弦波冲击试验.

    • 3) 当安装伺服反馈编码器的导电外壳通过电缆屏蔽与电机控制器的中央接地点连接时,电磁兼容性需遵循标准。 使用其他屏蔽设计时,用户必须自行测试。


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